Добавлен: 08.02.2019
Просмотров: 3843
Скачиваний: 33
А.М.Сыркин, Э. М. Мовсумзаде
ОСНОВЫ
ХИМИИ НЕФТИ И ГАЗА
Уфа 2002
Уфимский государственный нефтяной технический
университет
А.М. Сыркин, Э.М. Мовсумзаде
ОСНОВЫ ХИМИИ НЕФТИ И ГАЗА
Учебное пособие
Уфа 2002
УДК 665.6 (075.8)
ББК 6 П 7.43
С 95
Утверждено редакционно-издательским советом УГНТУ
в качестве учебного пособия.
Рецензенты:
Зам. директора института органической химии УНЦ РАН,
доктор химических наук, профессор И.Б. Абдрахманов
Директор ГУП «Нефтехимпереработка» доктор технических наук, профессор Э.Г. Теляшев
Профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений, доктор технических наук Зейгман Ю.В.
С 95 Сыркин А.М., Мовсумзаде Э.М.
Основы химии нефти и газа: Учеб. пособие. – Уфа: Из-во УГНТУ, 2002. – 109 с.
ISBN 5–7831–0495–7
В учебном пособии рассматриваются основные гипотезы происхождения нефти, физико-химические свойства нефтей, их классификации, свойства и реакции основных классов соединений, входящих в состав нефти и газа. Рассматриваются способы переработки нефти и газа для получения различных нефтепродуктов – моторных топлив, смазочных масел и продуктов нефтехимии, пути промышленного использования нефтяных компонентов.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Нефтегазовое дело».
УДК 665.6 (075.8)
ББК 6 П 7.43
ISBN 5–7831–0495–7
© Уфимский государственный нефтяной
технический университет, 2002
© Сыркин А.М., Мовсумзаде Э.М., 2002
Учебное издание
Сыркин Алик Михайлович
Мовсумзаде Эльдар Мирсамедович
Основы химии нефти и газа
Редактор А.А. Синилова
Подписано в печать 30.10.02. Бумага офсетная № 2. Формат 60х84 1/16
Гарнитура «Таймс». Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 7,0. Уч.-изд. л. 6,2
Тираж 300 экз. Заказ
Издательство Уфимского государственного нефтяного технического университета
Типография Уфимского государственного нефтяного технического
университета
Адрес издательства и типографии:
450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1
Предисловие
Одной из важнейших задач курса химии нефти и газа является изучение состава нефтей и природных газов с помощью физических и физико-химических методов исследования. Химия нефти занимается также изучением физико-химическихъ свойств углеводородов и неуглеводородных компонентов нефти в связи с их строением.
Состав нефтей и газов зависит от геологических и геохимических условий образования и залегания нефтей. Поэтому изучение химического состава нефтей имеет очень большое значение для понимания геохимических процессов превращения нефтей в земной коре. Состав нефтей определяет, в свою очередь, способы их добычи и транспорта, направления и особенности их переработки для получения разнообразных продуктов.
При исследовании нефтей определяют: элементный химический состав, групповой состав, т.е. содержание в нефтях различных классов и групп соединений, индивидуальный химический состав отдельных соединений и изотопный состав нефтей.
-
Общая характеристика нефти и газа
Нефть представляет собой взаимный сопряжённый раствор углеводородов и гетероатомных органических соединений. Надо подчеркнуть, что нефть – это не смесь веществ, а раствор углеводородов и гетероатомных органических соединений. Это означает, что при изучении нефти к ней надо подходить как к раствору.
Нефть – не просто растворённое вещество в растворителе, а взаимный раствор ближайших гомологов и иных соединений друг в друге. Наконец, сопряжённым раствор назван в том смысле, что, растворяясь друг в друге, ближайшие по строению структуры образуют систему, представляющую нефть в целом.
Если нарушается сопряжённое взаимное растворение ближайших компонентов, то может частично разрушиться и система нефти. Например, если разгонкой убрать из нефти средние фракции, то при соединении головных фракций лёгкого бензина с остаточными тяжёлыми фракциями может и не произойти растворения, а часть смолистых веществ выпадет в осадок – система сопряжённого взаимодействия будет нарушена.
Собственно нефть представляет собой жидкий ископаемый минерал, залегающий в пористых осадочных породах земной коры, в трещинах, расселинах и других пустотах материнских горных пород (гранитов, гнейсов, базальтов и т.п.)
Нефть представляет собой тёмно-коричневую, иногда почти бесцветную, а иногда даже имеющую чёрный цвет жидкость.
Нефть является горючим ископаемым наряду с каменным углем, бурым углем и сланцами, которые получили название каустоболитов. В отличие от других горючих ископаемых нефть состоит из готовой смеси различных углеводородов, тогда как для получения углеводородов из твёрдых горючих ископаемых требуется специальная термическая обработка. Поэтому нефть является ценнейшим сырьём как для получения разнообразных моторных топлив и смазочных масел, так и продуктов нефтехимического синтеза.
-
Добыча нефти и газа
Наиболее известные промышленные месторождения нефти образуют большие скопления в осадочных породах (пески и карбонаты), обладающих достаточной пористостью и другими условиями для скопления больших количеств нефти.
Обычно подстилающим слоем для нефтеносного горизонта служит плотный слой глины. Месторождение нефти может состоять из нескольких горизонтов, расположенных друг над другом в вертикальном направлении. Эти горизонты разобщены плотными слоями осадочных пород, и нефть различных горизонтов одного и того же месторождения может отличаться по свойствам.
Считается, что нефть способна к некоторому перемещению под землёй, называемому миграцией.
Залеганию нефти обычно сопутствуют нефтяные воды и попутные газы, а так как их плотность значительно различается, то залегают эти вещества слоями: жидкая нефть располагается на водном слое, а газы находятся сверху, над нефтью.
На рис. 1 представлена принципиальная схема обычного нефтяного месторождения. Поиск нефти базируется на знании геологических структур, анализе признаков нефти в земных породах, применении геофизических и геохимических методов разведки, учёте естественных выходов нефти на поверхность и разведочном бурении.
Рис.1. Примерная схема расположения скважин на нефтяном месторождении
1 – складка непроницаемой горной породы; 2 – скопление газа; 3 – скопление нефти; 4 – пластовая (подпирающая) вода; 5 – скважина вертикальная; 6 – наклонные скважины.
Нефть залегает в зависимости от месторождения на глубине от 500 до 5000 м и более при температурах 35-260 0С и давлении до 500 атм.
В газовых месторождениях значения температуры и давления также высоки.
Давление в пластах зависит от глубины их залегания и от температуры.
Для извлечения нефти из недр, а также при поиске и разведке бурят скважины как в вертикальном, так и в наклонном направлении.
Эксплуатация скважины может осуществляться тремя способами: фонтанным, компрессорным и глубинно-насосным.
В начальный период нефть и газ в залежи находятся под высоким давлением пластовых вод, газа и упругости сжатых пород, и добычу её ведут фонтанным способом через запорную арматуру и трубы. Нефть поступает в трапы и ёмкости из недр земли под собственным давлением.
При падении давления в пласте нефть добывают компрессорным способом. В скважину с обсадной колонной труб опускают колонну нагнетательных труб, внутри которых находится колонна труб меньшего диаметра, служащих подъёмными трубами. В нагнетательные трубы подают сжатый газ - воздух или природный газ, под давлением которого нефть оттесняется к нижнему концу подъёмных труб. Искусственно созданная газонефтяная смесь имеет меньшую плотность, чем пластовая нефть, и поэтому поднимается по внутренней колонне труб к устью скважины на поверхность земли.